जलवायु परिवर्तन और ग्लोबल वार्मिंग की बढ़ती समस्या के कारण पवन और जल जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके बिजली उत्पादन करना समय की आवश्यकता है। बहते पानी की ऊर्जा का उपयोग करके उसे यांत्रिक ऊर्जा या बिजली में परिवर्तित करने वाली मशीन को जल टरबाइन कहा जाता है।
इसका आविष्कार 19वीं शताब्दी में हुआ था और इसका उपयोग मुख्य रूप से अनाज पीसने और पानी पंप करने के लिए किया जाता था। अब इसका उपयोग मुख्य रूप से बांध बनाकर बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है। आधुनिक जल टर्बाइनों की दक्षता 90% से अधिक है।
जल टरबाइन के घटक
जल टरबाइन में आवश्यक तत्व होते हैं, जैसे ड्राफ्ट ट्यूब, रनर, स्क्रॉल केस, स्टे, स्टे वेन और विकेट गेट।
1. ड्राफ्ट ट्यूब
ड्राफ्ट ट्यूब एक शंकु के आकार की ट्यूब होती है जो टर्बाइन रनर से जुड़ी होती है। यह टर्बाइन के निचले हिस्से में स्थित होती है और पानी के बहाव को टर्बाइन से दूर ले जाने में मदद करती है।
2. धावक
रनर ब्लेड के साथ घूमने वाला घटक है। पानी के प्रवाह के कारण रनर निरंतर गति में रहता है। जैसे-जैसे रनर घूमता है, यह एक जनरेटर बन जाता है जो बिजली बनाता है। रनर को अच्छी तरह से काम करने के लिए एक अच्छे डिज़ाइन की आवश्यकता होती है।
3. स्क्रॉल केस
स्क्रॉल केस एक अवतल घेरा है जो टर्बाइन रनर और विकेट गेट को घेरता है। यह पानी के प्रवाह को ब्लेड पर निर्देशित करता है और उन्हें सीधे ब्लेड से टकराने से रोकता है।
4. ठहरता है
ये बार विकेट गेट को रनर से जोड़ते हैं। वे गेट को अपनी जगह पर रखते हैं और उनका वजन समान रूप से वितरित करते हैं।
5. स्टे वैन्स
वे ऊर्ध्वाधर पट्टियाँ हैं जो स्टे से जुड़ी होती हैं। वे पानी को रनर के केंद्र की ओर ले जाने में मदद करते हैं, जिससे ब्लेड पर सुचारू प्रवाह सुनिश्चित होता है।
6. विकेट गेट्स
इन्हें ब्लेड पर पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए टर्बाइन रनर पर रखा जाता है। वे ब्लेड को सीधे प्रभाव और क्षति से बचाते हैं। एक गवर्नर उत्पन्न बिजली के आधार पर विकेट गेट के खुलने और बंद होने को नियंत्रित करता है। जब अधिक बिजली की आवश्यकता होती है, तो गेट अधिक पानी के प्रवाह की अनुमति देने के लिए खुलते हैं, और इसके विपरीत।
जल टरबाइन की विशेषताएँ
विशिष्ट अनुप्रयोग उद्देश्यों के लिए जल टरबाइन का चयन करते समय विभिन्न विशेषताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है, जिनका उल्लेख इस प्रकार है:
- क्षमता: आम तौर पर, यह 85-90% तक होता है। बिजली उत्पादन और बिजली इनपुट के अनुपात को दक्षता कहा जाता है।
- क्षमता: माप के लिए इस्तेमाल की जाने वाली इकाई गैलन प्रति मिनट (जीपीएम) है। यह प्रति सेकंड इसके माध्यम से बहने वाले पानी की मात्रा का अनुमान लगाकर निर्धारित किया जाता है।
- सिर: हेड, टरबाइन के ऊपर पानी की ऊंचाई है, जो 10 या 1000 फीट (लगभग 304.8 मीटर) तक होती है।
- दबाव: टरबाइन के माध्यम से पानी का प्रवाह पानी का दबाव है, जिसे पाउंड प्रति वर्ग इंच (psi) में मापा जाता है।
- तापमान: उपयुक्त जल टरबाइन का चयन करते समय तापमान एक महत्वपूर्ण पैरामीटर होता है, क्योंकि इन्हें 120 डिग्री फारेनहाइट तक के तापमान पर कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
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जल टरबाइन के प्रकार
जल टर्बाइन के दो मुख्य प्रकार हैं: आवेग और प्रतिक्रिया।
1. प्रतिक्रिया टरबाइन
दबाव और बहते पानी के बल के प्रभाव से प्रतिक्रियात्मक जल टरबाइनों द्वारा विद्युत उत्पन्न की जाती है। जैसे ही पानी टरबाइन से होकर गुजरता है, उसका दबाव, वेग और दिशा परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे उसकी ऊर्जा का प्रभावी रूप से उपयोग होता है। जब पानी ब्लेडों के ऊपर से बहता है, तो यह दबाव उत्पन्न करता है जिसके परिणामस्वरूप ब्लेडों के आगे और पीछे की ओर एक शक्तिशाली बल लगता है। यह बल रनर को घुमाता है, जिससे टॉर्क उत्पन्न होता है और घूर्णन शुरू होता है।
2. आवेग टरबाइन
इम्पल्स टर्बाइन द्वारा जलधारा के वेग को परिवर्तित किया जाता है , जिससे जलधारा टर्बाइन के घुमावदार ब्लेडों पर बल लगाती है और प्रवाह की दिशा बदल जाती है। संवेग आवेग टर्बाइन ब्लेडों पर एक मजबूत धक्का उत्पन्न करता है। इम्पल्स टर्बाइन में, रोटर ब्लेडों के ऊपर से बहने वाले द्रव का दबाव स्थिर रहता है, जिसके परिणामस्वरूप सभी कार्य आउटपुट सीधे द्रव की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन से संबंधित होता है।
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जल टरबाइन का अनुप्रयोग
चूंकि जल टरबाइन बिजली उत्पादन का एक नवीकरणीय ऊर्जा साधन है, इसलिए इसे कई विषयों में विभिन्न अनुप्रयोग मिलते हैं, जिनका उल्लेख इस प्रकार है:
- में इस्तेमाल किया जलविद्युत विद्युत संयंत्रक्योंकि वे पानी के प्रवाह का उपयोग करके बिजली पैदा करने में मदद करते हैं।
- सिंचाई प्रणालियों में, पानी के टर्बाइनों का उपयोग निचले इलाकों से ऊंचे इलाकों तक पानी पंप करने के लिए किया जा सकता है। यह विशेष रूप से खड़ी ढलान वाले क्षेत्रों में उपयोगी है, जहां किसानों के लिए पानी की आपूर्ति एक चुनौती है।
- जल उपचार संयंत्रों में टर्बाइनों का कुशलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है जल पम्पिंग प्रयोजन.
जल टर्बाइनों के लाभ और हानियाँ
जल टर्बाइनों के फायदे और नुकसान दोनों हैं, जिन पर टर्बाइन का चयन करते समय विचार करना आवश्यक है।
लाभ:
- यह बिजली उत्पादन के अन्य तरीकों की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक कुशल है।
- इसके विभिन्न अनुप्रयोग उद्योग हैं।
- रखरखाव और संचालन आसान है।
- शून्य उत्सर्जन उत्पन्न करें।
नुकसान:
- स्थापना महंगी है.
- इससे शोर उत्पन्न होता है इसलिए इसका उचित प्रबंधन किया जाना चाहिए।
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